Расчет производственной программы и оборудования ЭСПЦ производительностью 1,5 млн. тонн стали в год. Сталь 20 трубная

τ_вкл =   = 3 мин.

τ_распл = 3+5=8 мин.

Продолжительность окислительного и восстановительного периода (τ_ок+ τ_вос) принимаем равным 18 мин.

Продолжительность выпуска (τ_вып) зависит от вместимости печи, конструкции летки и технологических операций при выпуске, принимаем 6 мин.

t=6+5+5+8+18+5=47 мин.

Число рабочих суток в  году (Ф) берем равным 330 суток.

Годовая производительность печи (т/год):

П=                                                                                         (2.5)

П= = 1501429,79 т/год

Годовая производительность цеха:

П=1501429,79 т/год

Суточная производительность печи, т/сут:

П_сут= 1440·а·Т/(100·t)                                                                   (2.6)

П_сут = = 4549,8 т/сут.

Суточная производительность цеха, т/сут:

П= П_сут · n_ц = 4549,8 т/сут.

Число плавок по одной печи определяется по формуле, шт.:

n_пл=                                                                                              (2.7)

где М – масса плавки, т

М=                                                                                               (2.8)

М= =148,5 т.

n== 30,6 ≈ 31 шт.

 

3. Определение количества  технологического оборудования

 

3.1 Шихтовой пролет

 

Для погрузо-разгрузочных работ  в копровых цехах и в шихтовом полете ЭСПЦ применяют мостовые краны: магнитные, грейферные, магнитно-грейферные, мульдомагнитные.

Ширина пролета мостового  крана определяется шириной шихтового  пролета ЭСПЦ, которая составляет 30 м.

Лом доставляется в шихтовой пролет 80% контейнерами и 20% россыпью. В  металлозавалке 20% чугуна и 80% лома.

Металлозавалка на одну плавку, т:

G_общ =                                                                                    (3.1)

G_общ = =183,33 т.

Чугуна на 1 плавку, т:

G_чуг = 183,33·0,2=36,666 т.

Лома на одну плавку, т:

G_лом =183,33·0,8=146,664 т.

Определяем суточную потребность  в ломе и чугуне:

Р_{лом сут}= G_лом·п_пл=146,664·31=4546,584 т

Р_{чуг сут}= G_чуг·п_пл=36,666 ·31=1136,646 т

Лом доставленный контейнерами и россыпью, т:

Р_{лом конт}= Р_{лом сут} · 0,8=4546,584 ·0,8=3637,2672 т.

Р_{лом рос}= Р_{лом сут} · 0,2=4546,584 ·0,2=909,3168 т.

Примем, что 50% контейнеров разгружаются сразу в бадью, а 50% контейнеров оставляют на площадке. Контейнер имеет размеры: ширина

а= 3м, длина b= 3м, высота h= 3м.

V_конт = a ·b ·h, м³                                                                (3.2)

V_конт =3 ·3 ·3=27 м³.

В контейнер входит лома, т:

G_лом = V_конт ·η ·ρ,                                                                (3.3)

где: η коэффициент заполнения контейнера, равен 0,8; ρ – плотность  лома, равен 1,6 т/м.

G_лом =27 ·0,8 ·1,9=34,56т.

Число контейнеров для  загрузки лома, рассчитывается:

N_конт = Р_{лом конт}/ G_лом                                                            (3.4)

N_конт ==105,2≈106 контейнеров

Примем, что время оборота  одного контейнера составляет 2 часа, следовательно, количество оборотов одного контейнера за сутки будет равно: n= =12 оборотов.

На площадке контейнеры располагаются  в 6 рядов, учитывая что между рядами должно быть не меньше 1 м, для прохода. В каждом ряду располагается по 21 контейнеру.

Так как 20% лома доставляется россыпью, то для хранения нужно  иметь железобетонные закрома объема:

V_закр = _{, м.}                                                                      (3.5)

где: ρ – плотность рассыпного лома (1,2) т/м; к – коэффициент заполнения (0,8).

Найдем объем бункера:

V_закр = =947,205 м³.

Высота закрома должна быть 2 м, ниже уровня пола и 4 м выше, т.е. общая высота составляет 6 м. ширину принимаем равной 6 м, следовательно  зная эти данные, можно рассчитать длину закрома: ширина а= 6м, длина  b= 31 м, высота h= 6м.

Также нужно рассчитать объем  закромов для чугуна:

V_{закр чуг} = _{, м}³.                                                             (3.6)

где: ρ – плотность чугуна, равный 3т/м; к – коэффициент заполнения контейнера, равен 0,8.

Найдем объем бункера:

V_б = = 473,60 м³.

Высота закрома должна быть 2 м, ниже уровня пола и 74 м выше, т.е. общая высота составляет 6 м. Ширину принимаем равной 6 м, следовательно  зная эти данные, длина закрома  будет равна 16 м.

Число n магнитных, грейферных и магнитно-грейферных кранов определяется соотношением:

n =                                                                         (3.7)

где: G_сут – суточная производительность цеха, т/сут.;

f -  расходные коэффициенты различных материалов электроплавки (лома, шлакообразующих, ферросплавов и др.) на 1 т стали, т/т; Е – время, необходимое для разгрузки и перегрузки 1 т материалов, мин/т; k – коэффициент, учитывающий задолженность крана при выполнении вспомогательных работ (1,15); b – коэффициент использования крана (0,8).

При расчете числа кранов учитываем, что  металлолом, поступающий  в шихтовой пролет, не весь загружается  в бункеры, а частично разгружается непосредственно в саморазгружающиеся бадьи, установленные на самоходных тележках.  Принимаем, что 40% магнитного металлолома с платформ и из полувагонов  разгружается в бадьи, а 60% - в бункера.

Для завалки металлолома  используем мостовой магнитный кран с диаметром электромагнита 2100 вместо 1650 мм, что позволит поднять производительность крана в 2 раза. Для завалки сыпучих  материалов используем грейфер вместимостью 3 м³.

n_{извести} = = 0,286 ≈ 0,29 шт.

принимаем 1 грейферный кран.

n_чугун = =0,98 шт;

n_{металлоллом}= = 1,47 шт;

n = 1,47+0,98=2,45

Принимаем 3 магнитных крана.

Отдельно стоящие отделения  сыпучих порошкообразных материалов располагают рядом с ЭСПЦ, оно  предназначено для приема, подготовки и хранения шихтовых материалов (окатыши, плавиковый шпат, известь, известняк, кокс, твердые раскислители, огнеупорные  порошки и др.).

Все поступившие в отделение  материалы после их переработки  и подготовки подаются по конвейерному тракту или контейнерами в расходные  бункера ЭСПЦ, откуда по мере надобности попадают в печи или разливочные ковши.

Вместимость бункеров для  хранения металлошихты и других материалов (V, м³)определяется суточной производительностью цеха (G_сут, т/сут), насыпной массой шихтовых материалов (γ, т/м) и их нормативными запасами (n, сут) из выражения:

V =                                                                              (3.8)

где: f – расходный коэффициент материалов электроплавки на 1 т стали 0,045, т/т; k – коэффициент заполнения бункера, равный 0,8 для сыпучих материалов; γ – насыпная масса шихтового материала (0,6-0,62); n – нормативный запас извести.

Нормативные запасы (П, сут). Для обеспечения бесперебойной работы электросталеплавильного цеха в нем предусматривается хранение основных материалов в ЭСПЦ составляют, сут: чугуна чушкового 6-10, лома углеродистого 6-10, лома легированного 10-15, агломерата или окисленных окатышей 2-15, плавикового шпата 2-15, магнезитового порошка 2-15, ферросплавов 3-15.

Свежеобожженые доломит  и известь хранят в ЭСПЦ 0,85-2,0 сут, что связано с их склонностью  к гидратации. Тележки с бадьями, загруженные ломом, по перечным путям  передаются из шихтового пролета  в печной, где с помощью завалочных кранов и загружаются в печь.

V_{известь} = = 412,78 м³.

 

3.2  Печной пролет

 

Основные параметры печного  пролета представлены в табл. 3.1.

 Таблица 3.1.

Основные размеры печного  пролета электросталеплавильного  цеха

Параметр, м	Вместимость печи, 165 т
Ширина пролета	30
Высота рабочей площадки	10,5
Высота до головки подрывного рельса	32
Шаг колонн в основном ряду	36

 

Печной пролет обслуживается  литейными кранами с двумя  или тремя лебедками различной  грузоподъемности.

Грузоподъемность завалочных кранов зависит от емкости печей  и представлена в табл.3.2.

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.2.

Грузоподъемность завалочного  крана печного пролета электросталеплавильного  цеха

Номинальная емкость ДСП, т	Расчетная масса металлозавалки, т	Масса порожней саморазгружающейся корзины, т	Общая масса загруженной  корзины, т	Грузоподъемность завалочного  крана, т
165	236	78	314	320

Таблица 3.3.

Задолженность крана (∑, мин) на плавку при  загрузке печи сверху складывается из следующих операций:

Захват и подача заправочной  машины центробежного типа к печи	3
Заправка печи	5
Возврат и отцепление заправочной  машины	3
Захват двух загруженных  шихтой бадей и установка их на специальный постамент на рабочей площадке	7
Подача двух бадей к  печи	4
Загрузка двух бадей в  печь (основная завалка и подвалка)	6
Возврат порожних бадей на рабочую площадку	4
Захват двух бадей и  установка их на тележку поперечного  пути	7
Ввинчивание металлического ниппеля на короткую свечу	3
Перенос короткой свечи от печи и установка ее на стенде для  навинчивания электродов	5
Перенос новой свечи от стенда для навинчивания электродов и установка ее в электродвигателе печи	4
Перепуск двух электродов	4
Подача электродов и инструментов к печи	5
Итого	60
Неучтенные работы	15
Всего на плавку ткр	75

Необходимое число завалочных кранов n_кр определяется соотношением:

n_кр =                                                                                (3.9)

где: А – число плавок в цехе за сутки, пл/сут; ∑ - задолженность  крана за одну плавку, мин/пл; b – коэффициент использования крана (0,8); К – коэффициент, учитывающий выполнение вспомогательных работ (1,1).

n_кр = =2,22 шт.

Принимаем число завалочных кранов равным 3. Загруженность кранов не должна превышать 75%. В цехе 30 плавок, то задолженность всех кранов составляет:

= 74,0 %.

Число шлаковых ковшей (n)

При определении количества шлаковых чаш (n) в цехе принимается, что, во – первых, замена чаш под печами производится после каждой плавки, независимо от степени заполнения ее шлаком; во-вторых, чаши разливочного пролета отправляются в шлаковое отделение после заполнения не более 80% их номинального объема, в – третьих, предусматриваются две резервные чаши. Расчет производится по формуле:

N = · _;                                                           (3.10)

где: К – коэффициент  запаса (1,2); А – число плавок в  цехе за сутки, пл/сут; Т- емкость ДСП, т; К_ш – количество шлака в ДСП, т/т стали (0,11); V_k – объем шлакового ковша (примем 16 м³); q – плотность жидкого шлака; t_об – продолжительность оборота шлакового ковша (2,5 ч).

n=· =2,35≈3шт.

Для вывоза шлака из под  печи используем автошлаковывозы и  автобадьевозы, их количество определяется по формуле, шт:

N =                                                                           (3.11)

где S – время оборота автошлаковоза или автобадьевоза, от 120 мин. До 240 мин.

N = =0,16;

Принимаем 2 автошлаковоза, 2 автобадьевоза т.к. на случай аварии или ремонта у нас должен быть резерв.

 

3.3 Раздаточный пролет

 

К основному оборудованию разливочного пролета относятся  сталеразливочные ковши,  оборудованные  шиберным затвором. Стойкость ковшей составляет 15-20 плавок. При среднем  ремонте меняют рабочий слой футеровки  с затратой времени 19-24 ч, затраты  на капитальный ремонт ковша (когда  меняют и арматурный, и рабочий  слой футеровки) составляют 25-32 ч.

Таблица 3.4.

Задолженность одного ковша  на плавку при шиберной разливке стали, мин
Ожидание выпуска плавки	30
Выпуск плавки	5
Измерение температуры стали	5
Внепечная обработка стали	20
Разливка стали на МНЛЗ	75
Промывка канала шиберного  затвора кислородом	5
Слив шлака из ковша  и установка его на стенд	10
Охлаждение ковша	10
Очистка ковша	30
Замена шиберного затвора	20
Разогрев шиберного затвора	20
Разогрев ковша под  плавку	60
Подача ковша под разливку	10
Итого	370